Оценка критических уровней воздействия изменения климата на природный и социально-экономический процесс на территории России.

Безальтернативным источником сведений о будущих изменениях климата являются гидродинамические модели, результаты расчетов по которым близки в одних регионах, и заметно различаются в других. Соответственно, можно говорить о большей или меньшей предсказуемости климата. Территория России была разделена на 14 крупных регионов с однородными климатическими изменениями, в каждом была получена оценка предсказуемости климата. Были рассмотрены два исторических периода, 1940-1969 гг. и 1976-2005 гг., и три периода в первой четверти (2015-2044 гг.), в середине (2035-2064 гг.) и в конце (2071-2100 гг.) 21 века. Для каждого периода были рассчитаны тренды регионально-осредненной среднегодовой и сезонных температур воздуха и сумм осадков по 39 моделям последнего поколения CMIP5. Межмодельный разброс этих величин (стандарт отклонения) характеризует предсказуемость климатических условий в прошлом и в будущем. Проведенный анализ показал, что наименьшей предсказуемостью во все рассмотренные периоды обладает зимняя (межмодельный разброс более 100%) и летняя (до 80%) температуры во вне-арктической части северо-западного ФО. Этот регион, находясь в большой зависимости от атмосферных образований, формирующихся над Атлантикой, примыкает к Балтийскому морю, которое оказывает сильное воздействие на синоптические процессы. Очевидно, современные гидродинамические модели пока не могут описать взаимодействие этих процессов с хорошей точностью. Примечательно, что оценки осадков имеют в этом регионе наименьшие расхождения во все сезоны. В остальных регионах предсказуемость температуры воздуха значительно выше (разброс 25% - 40%), при этом межмодельный разброс осадков составляет 40% - 60%, в отдельных регионах для летних осадков до 150%.

Ранее нами были построены получившие большую известность прогностические карты геокриологических рисков, обусловленных деградацией многолетнемерзлых грунтов (ММГ). Они дают оценку изменения несущей способности свайных фундаментов, используемых в точечных и малопротяженных объектах. Для линейных объектов, к которым относится почти вся транспортная инфраструктура, необходимо оценивать не прочность сцепления сваи с окружающим льдом-цементом, а вероятность развития деструктивных геоморфологических процессов, таких как термокарст, солифлюкция, пучение и просадка грунта, которые приводят к разрушению полотна. С учетом этого нами были построены новые карты геокриологических рисков для линейных сооружений. Главным фактором стала не температура, а глубина сезонного оттаивания грунта. В постановке расчетов были максимально учтены технические условия строительства и эксплуатации линейных сооружений, прежде всего наличие насыпи – основания. Расчет проводился при помощи стационарной модели ММГ, известной как модель Кудрявцева, с использованием ансамбля 29 моделей CMIP5, обладающих небольшой ошибкой в криолитозоне России. Карта индекса геокриологического риска для середины 21 века была разработана во взаимодействии с ГК «Транспортная интеграция», предоставившей актуальные данные о сети транспортной инфраструктуры федерального и регионального уровня. Весь диапазон значений разбит на 5 интервалов, соответствующих качественным категориям очень низкого, низкого, среднего, повышенного и высокого риска развития к середине 21 века деструктивных геоморфологических процессов. В декабре 2017 г. карта была передана в Минтранс РФ для разработки мер по адаптации инфраструктуры к ожидаемым в 21 веке изменениям климата и многолетней мерзлоты. Эта работа, согласно распоряжения Правительства РФ №162-р от 31.01.2017, выполняется рядом федеральных министерств в рамках комплексного плана реализации Климатической Доктрины РФ.

Были проведены расчеты изменения границ растительных зон и биопродуктивности Северного полушария с использованием ансамблевой климатической проекции CMIP5 для трех временных интервалов в 21 веке. Принципиально новым стал переход от относительных изменений продуктивности, характеризуемых индексом NDVI, к абсолютным, выраженным в количестве поглощенного каждой растительной зоной углерода. Это позволило ответить на главный вопрос о том, как прогнозируемое увеличение фотосинтетического поглощения углерода соотносится с сопутствующим усилением его эмиссии из почвы, в первую очередь в криолитозоне. Результаты указывают на то, что к концу 21 века даже при фиксированном на современном уровне положении границ биомов суммарная продуктивность растительности криолитозоны Северного полушария увеличилась бы на 1,3 Пг С/год. С учетом экспансии более продуктивных биомов на север увеличение составит 3,2 Пг С/год. Это более чем в три раза превышает прогнозируемое увеличение эмиссии углерода из почвы криолитозоны, составляющее, согласно оценкам, около 1 Пг/год.